真核生物ゲノムの機械的特性と生物学的意義

真核基因组的机械特性和生物学意义

• 批准号: 09J07137
• 负责人: 木村 元
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Waseda University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J07137/
• 关键词: クロマチン繊維; ゲノム収納; DNAの機械的特性; in silicoモデリング; 染色体; in silico モデリング

クロマチン繊維がとる三次元構造は、転写をはじめとする様々な核内現象の舞台となる重要な基盤構造である。しかし、10nmクロマチン繊維よりも高次の階層における収納機構については不明な点が多い。本研究課題では、その実体を解明するために、真核生物ゲノムの機械的特性(DNA分子の硬さ・柔らかさの特性)を切り口にして二つの研究を行なっている。ひとつは柔軟性における特異領域の生物学的意義の解析、もうひとつは、間期染色体構造のモデル構築である。本年度は、後者に大きな進捗が見られたので、以下にその成果を報告する。昨年度までに、独自に測定したDNA分子の持続長のデータ、出芽酵母のゲノム配列を基に"予測"されたヌクレオソームのポジショニングのデータ(Segal et al.,Nature,2006)および細胞核の大きさを基にすることにより、間期染色体構造のモデル化に成功していた。さらに、実験データとの比較により、実際の核内構造をよく反映したモデルであることを明らかにしていた。そこで本年度は、まず"実測"されたヌクレオソームのポジショニングのデータ(Kaplan et al.,Nature,2009)を用いた間期染色体構造の予測を行なった。その結果、昨年度までにSegalらのデータを用いて予測した構造と比較して顕著な違いはみられなかった。すなわち、ゲノム配列と細胞核の大きさが分かれば、任意の生物種の間期染色体構造を予測できることが示唆された。また、昨年度までに構築した間期染色体のモデルは、対象とする1本の染色体を除く残りの15本の染色体の存在を考慮に入れないモデルであった。そこで、一倍体の出芽酵母がもつ全16本の染色体を、核と大きさの等しい直径2μmの球の空間にモデル化した結果、実際の核内構造と同様に、全ての染色体が所与の空間を互いにうまく分け合って収まっていることを明らかにした。

ク ロ マ チ ン 繊 d が と は る three yuan structure, planning to write を は じ め と す る others 々 な nuclear phenomena within の stage と な る important な base plate tectonic で あ る. し か し, 10 nm ク ロ マ チ ン 繊 d よ り も higher の class に お け る 収 na institutions に つ い て は unknown な が い more. This research topic で は, そ の be body を interpret す る た め に, eukaryotes ゲ ノ ム の mechanical properties (DNA molecule の hard さ soft ら か さ の features) を り mouth に し て two つ の を line な っ て い る. ひ と つ は softness に お け の る specific field biology meaning の parsing, も う ひ と つ は, interphase chromosome structure の モ デ ル build で あ る. For the current year, 捗が, the latter に major に な な can be found in 捗が られた で で, and the following にそ する achievements を report する. Yesterday's annual ま で に, determination of に alone し た long DNA molecule の hold 続 の デ ー タ, budding yeast の ゲ ノ ム match column を base に "can be" さ れ た ヌ ク レ オ ソ ー ム の ポ ジ シ ョ ニ ン グ の デ ー タ (Segal, et Al., Nature, 2006) お よ び の big nucleus き さ を base に す る こ と に よ り, interphase chromosome structure の モ デ ル change に success し て い た. さ ら に, be 験 デ ー タ と の is に よ り nuclear structure within the event, be の を よ く reflect し た モ デ ル で あ る こ と を Ming ら か に し て い た. そ こ で は this year, ま ず "be measured" さ れ た ヌ ク レ オ ソ ー ム の ポ ジ シ ョ ニ ン グ の デ ー タ (Kaplan et al., Nature, 2009) を with い た interphase chromosome structure の line to measure を な っ た. そ の results, yesterday's annual ま で に Segal, ら の デ ー タ を with い て in measuring し と た structure comparison し て 顕 the な violations い は み ら れ な か っ た. す な わ ち, ゲ ノ ム match column と の big nucleus き さ が points か れ ば, arbitrary の biological の を interphase chromosome structure can be で き る こ と が in stopping さ れ た. ま た, yesterday's annual ま で に build し た interphase chromosome の モ デ ル は, like と seaborne す る except this の chromosome を く residual り の 15 books の chromosome の exist を consider に into れ な い モ デ ル で あ っ た. そ こ で, double の budding yeast が も つ all great を, nuclear と の chromosome 16 き さ の etc し い diameter 2 microns の ball の space に モ デ ル change し た と results within the event, be の nuclear structure with others に, whole て の chromosome が interactions with の space を い に う ま く け coalesced っ て 収 ま っ て い る こ と を Ming ら か に し た.

项目成果

The prime determinants of interphase chromosome structures

间期染色体结构的主要决定因素

• 发表时间: 2011
• 作者: H.Kimura;Y.Shimooka;J.Nishikawa;O.Miura;S.Yamada;T.Ohyama
• 通讯作者: T.Ohyama

ゲノムDNAはいかにして折り畳まれるか-DNA物性とゲノム収納

基因组 DNA 是如何折叠的？ - DNA 物理特性和基因组存储

• 发表时间: 2009
• 期刊: 実験医学増刊 細胞核 27
• 作者: 大山隆;木村元;下岡保俊
• 通讯作者: 下岡保俊

The principle in structuring 3D architecture of interphase chromosomes

间期染色体 3D 结构的构建原理

• 发表时间: 2011
• 作者: 木村元;西川純一;下岡保俊;三浦理;杉山滋;山田修司;大山隆
• 通讯作者: 大山隆

出芽酵母間期染色体の三次元構造とゲノム折り畳み原理

酿酒酵母间期染色体三维结构及基因组折叠原理

• 发表时间: 2011
• 作者: 木村元;下岡保俊;西川純一;三浦理;山田修司;大山隆
• 通讯作者: 大山隆

間期クロマチン三次元構造の構築原理

间期染色质三维​​结构构建原理

• 发表时间: 2010
• 作者: 木村元;下岡保俊;西川純一;三浦理;大山隆
• 通讯作者: 大山隆